專利名稱：自由落體加速度測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該實(shí)用新型屬中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器的技術(shù)領(lǐng)域。
據(jù)我所知，現(xiàn)行的用自由落體測定重力加速度的所有方法中，測定落體下落過程所用的時(shí)間，都是一件難事(參考現(xiàn)行高中物理甲、乙種本的教學(xué)參考書介紹的方法)，以至這個(gè)重要的物理實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中不能普遍開展。該實(shí)用新型就是為解決這個(gè)教學(xué)中的實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的。
如

圖1所示，用于實(shí)驗(yàn)的落體由槽鐵塊(1)、槽鐵塊(2)組成，其間用輕質(zhì)彈簧(3)相連。拉大兩槽鐵塊間距后，懸于有電的電磁鐵(5)的下面。斷開電磁鐵(5)的電源，落體自由下落，處于失重狀態(tài)，槽鐵塊(1)、(2)一邊自由下落，一邊在彈簧的彈力作用下作簡諧振動(dòng)。落體墜地，兩槽鐵塊受到地面的摩擦而立即停止橫向運(yùn)動(dòng)，且在慣性的作用下，槽鐵塊(1)上的制動(dòng)桿(4)繞軸下旋卡住槽鐵塊(2)。由上可見，該實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)諧振運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)同步進(jìn)行，因此可用諧振運(yùn)動(dòng)的時(shí)間來量度自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。設(shè)計(jì)兩槽鐵塊的質(zhì)量相等，則在它們作諧振運(yùn)動(dòng)時(shí)，顯然彈簧長度的中點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生橫向位移，為橫向靜點(diǎn)，這樣就可把這個(gè)系統(tǒng)視為二分之一彈簧總長度為原長的兩個(gè)彈簧振子，由于彈性系數(shù)、振幅、位移、振子質(zhì)量都容易測得，所以振動(dòng)時(shí)間就可根據(jù)諧振方程算出。用諧振的四分之一周期為諧振、自由下落同步運(yùn)動(dòng)的最大時(shí)間，則兩槽鐵塊由最大間距移動(dòng)到恢復(fù)彈簧原長所經(jīng)過的長度，與四分之一周期時(shí)間相對應(yīng)，因此，可以用兩槽鐵塊在下落過程中其間的距離的改變來表示時(shí)間的大小。先算好單位長度所表示的時(shí)間量，并標(biāo)注在槽鐵塊(1)的長度方向上，實(shí)驗(yàn)時(shí)，落體從某一高度下落墜地后，就可根據(jù)槽鐵塊(2)在槽鐵塊(1)上的位置直接讀出下落經(jīng)過的時(shí)間。將測得的時(shí)間和下落的高度代入自由落體位移公式，便可求出自由落體加速度的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)時(shí)，不必嚴(yán)格要求支架(7)的底板水平，只要落體的兩端到支架底板的高度相等即可。
該實(shí)用新型構(gòu)思巧妙，直觀性強(qiáng)，應(yīng)用它可克服直接測定自由落體時(shí)間而給實(shí)驗(yàn)造成的困難，從而給測自由落體加速度的實(shí)驗(yàn)開辟了一條新路。它的結(jié)構(gòu)簡單，易于制作，造價(jià)低廉。實(shí)驗(yàn)用的自由落體高度不大，實(shí)驗(yàn)方便，易于普遍開展。該實(shí)用新型也可用于“運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理”、“簡諧振動(dòng)”等方面的高等物理領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)。
圖1是落體被電磁鐵吸住而懸吊在支架上的前視圖，圖2是它的側(cè)視圖。圖中，槽鐵塊(1)、槽鐵塊(2)、彈簧(3)、制動(dòng)桿(4)、電磁鐵(5)、支架套(6)、支架(7)。圖3是該實(shí)用新型的另一種方式，它的落體有鐵塊(8)、鐵塊(9)，分別用彈簧(10)、(11)系在鐵槽(12)的中板上，實(shí)驗(yàn)時(shí)用鐵夾(13)把它們夾住懸于支架(14)上，鐵夾(13)與支架套(15)固定。打開鐵夾釋放落體，落體墜地。鐵塊(8)、鐵塊(9)扎入鐵槽(12)中卡住，實(shí)現(xiàn)沿彈力方向的制動(dòng)。圖4是落體被鐵夾(13)夾住的側(cè)視圖。
權(quán)利要求1.自由落體加速度測定儀，主要部分為落體，落體由槽鐵塊(1)、槽鐵塊(2)、彈簧(3)、制動(dòng)桿(4)組成，其特征在于槽鐵塊(1)在左，槽鐵塊(2)在右，其間只有彈簧(3)連接，在槽鐵塊(1)的長度方向上標(biāo)有表示時(shí)間的刻度。
2.自由落體加速度測定儀，主要部分為落體，落體由鐵塊(8)、鐵塊(9)、彈簧(10)、彈簧(11)、鐵槽(12)組成，其特征在于鐵塊(8)在左，鐵塊(9)在右，分別用彈簧(10)彈簧(11)系在鐵槽(12)的中板上，在鐵槽(12)的長度方向上標(biāo)有表示時(shí)間的刻度。
專利摘要自由落體加速度測定儀，屬中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)領(lǐng)域，該實(shí)用新型的主要特征是在進(jìn)行測定自由落體加速度的實(shí)驗(yàn)時(shí)，能實(shí)現(xiàn)橫向的簡諧振動(dòng)、豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)同步進(jìn)行，用四分之一周期內(nèi)的諧振運(yùn)動(dòng)時(shí)間來量度自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)求出自由落體的加速度。
文檔編號G01P15/00GK2038628SQ8721553
公開日1989年5月31日 申請日期1987年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月9日
發(fā)明者湯維盛 申請人:湯維盛